第五讲   桥梁工程施工方法

一、内容提要
1、桥梁工程施工方法
二、重点、难点
1、桥梁工程施工方法
三、内容讲解
1B423030  桥梁工程施工方法
1B423031  桥梁基础施工方法
(1)明挖基础施工方法
1)基坑开挖
2)围堰施工
①围堰一般规定：高度、外形、面积及断面尺寸；一般要求；类型及使用条件；
②土石围堰施工
③板桩围堰施工
④钢套箱围堰施工：钢套箱围堰施工工序为：钢套箱制作一就位一下沉一清基和浇筑水下混凝土一拆除钢套箱；
⑤双壁钢围堰施工：双壁钢围堰施工工序为：设计制作—浮运就位—着床下沉—清基封底或清基后浇注基础混凝土一围堰拆除。
3)基坑排水施工
①集水坑排水法
②井点排水法
③帷幕法：帷幕法包括冻结法、硅化法、水泥灌浆法、沥青灌浆法。
4)地基处理方法
①地基处理的一般规定；
②细粒土及特殊地基的处理；
③粗粒土和巨粒土地基处理；
④多年冻土地基的处理；
⑤溶洞地基的处理；   
⑥泉眼地基的处理。
5)地基加固方法
①换填法
②桩体挤密法
③强夯法
④预压法
⑤振冲法
⑥粉体喷射搅拌法
⑦高压喷射注浆法
⑧化学液体加固法
(2)沉人桩施工方法
1)沉桩施工工序
2)吊装方法
根据桩长及桩自身的强度可以采用一个吊点、二个吊点、三个吊点、四个吊点。
3)锤击沉桩施工要点   
①沉桩前应对桩架、桩锤、动力机械、设水管路、电缆等主要部件进行检查。
②用柴油锤沉直桩前，应将桩架导杆调成垂直。
③一般开锤后，应控制锤击的动能，应坚持由小到大的原则，视桩的入土情况，逐渐加大冲击动能，直到桩的人工深度和贯人度都符合设计要求为止。
④接桩宜在下节桩顶露出地面或者水面以上至少1.0m时进行。
⑤沉桩工作应一次沉到设计标高中途不得停顿。
⑥蒸汽锤蒸汽压力应不小于0.7MPa。
⑦沉桩施工应逐日受听气象预报，随时注意气候变化，如遇暴雨和大风应停止沉桩作业，并对所有的设备进行检查和防护。
4)振动沉桩的施工   
①沉桩开始时可仅由桩的自重和射水下沉。
②吊装振动锤和桩帽(机座)与桩顶法兰盘连接牢固。
③沉桩至距设计标高适当距离时，提高射水管，使射水嘴缩人桩内，停止射水立即进行干振，将桩沉至设计标高。
④一个基础内的桩全部下沉完毕后，应将全部的全部基桩再复振一次，使达到合格要求。   
⑤每根桩的下沉应一次合成，不可中途停顿或较长时间间歇
5)射水沉桩的施工
①按照计算长度配好射水管，进行通水试验。
②射水管装上导向环插入即将起吊的管桩，然后在桩顶接上钢道桩。
③吊插管桩，插正立稳后，压上桩帽及桩锤，吊装钢丝绳暂不解下，即开启水阀，开始射水冲刷桩尖下的土层，使桩靠自重下沉。
④初期应控制桩身不使下沉过快，以免阻塞水嘴，并随时控制和校正桩的方向。
⑤下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击，下沉转快，停止锤击。
⑥桩下沉一定深度(8～10m)桩身稳定后，可解下吊桩钢丝绳，并逐步加大水压和锤的冲击功能，加大进桩速度。
⑦接管接桩停水时，应防止停水导致泥砂涌入桩内堵塞或卡住射水嘴。
⑧桩下沉至设计标高约1m时，即停止射水，拔出射水管，用锤击或振动沉桩法使桩下  沉到设计要求为止。
⑨一般在砂类卵石层或坚硬土层中以射水为主，锤击振动为辅，在亚黏土中或黏土中  射水沉桩时，以锤击或振动为主，射水为辅。(射水沉桩的适用范围)
⑩射水沉桩的注意事项：
●  射水设备在正式使用前应加以试验检查，以免中途发生故障。
●  水泵应尽量靠近桩位，减少水头损失。   
●  沉桩中不能任意停水，如因停水射水管或管桩被堵塞，可将射水管提起几十厘米，    再强力冲射疏通水管。
●  细砂质土中用射水沉桩时，注意不要下沉过快，造成射水堵塞或扭坏。
●  射水管的进水管应设安全阀，以防射水管万一被堵塞时，使水泵设备损坏。
6)静力压桩施工要点
①用桩架吊装时因压桩架底盘较宽，必须将桩运至底盘前然后起吊。
②吊桩竖直后用撬棍将桩稳住并推至底盘插桩口缓缓落下，离地面10cm左右，再用几  根撬棍协助拨位，对准桩位插桩。   
③用两台卷扬机同时启动，放下压梁、桩帽套住桩顶顺势下压。
④多节桩施工时，接桩面应距地面1m以上，便于操作。
⑤压桩沉人深度是以标高或静压力值控制，因此装在压梁柱上的压力表应经常检查。
⑥压桩时应避免中途停歇。
⑦施工过程中，应密切注意压桩力是否与桩轴线符合，压梁导轮和龙口的接触是否正  常，有无卡住现象。
7)沉管灌注桩施工
①沉管灌注桩是将底部套有预制的钢筋混凝土桩尖或装有活瓣桩尖的钢管，用锤击或振动下沉至要求的入土深度后，在钢管内安放钢筋笼、灌注混凝土、拔出钢管而成。
②施工方法有：单打法、反插法、复打法。
8)深水沉桩施工   
①先围堰后沉桩，建有便桥的围堰和沉桩方法
②先围堰后沉桩，未建有便桥的围堰和沉桩方法
③先沉桩后围堰施工方法
④用吊箱建筑桩基
⑤用打桩船建筑桩基
(3)钻(挖)孔灌注桩施工方法
1)钻(挖)孔桩的适用范围
①螺旋钻：适用于黏性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于30％，粒径小于10cm)的土；孔径对于长螺旋为40—80cm，短螺旋为150～300cm；孔深对于长螺旋为12～30m，短螺旋为40～80m。
②正循环回旋钻：适用于黏性土、粉砂、细、中、粗砂、含少量砂砾石、卵石(含量少于20％)的土、软岩；孔径为80～250cm；孔深为30～100m。
③反循环回旋钻：适用于黏性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于20％，粒径小于钻杆直径2／3)的土；孔径为80—300cm；孔深对于真空泵<25m，用空气吸泥机可达65m，用气举式可达120m。
④潜水钻：适用于淤泥、腐殖土、黏性土、稳定的砂类土，单轴极限抗压强度小于20MPa  的软岩；孔径对于非扩孔型为80—300cm，扩孔型为80～655cm；孔深为50～150m。
⑤冲爪钻：适用于淤泥、腐殖土、密实黏性土、砂类土、砂砾石、卵石；孔径为100～  200cm；孔深为20m，超过20m则进度较慢。
⑥冲击钻：实心锥适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石，孔心锥适用于黏性土、砂类土、砾石、松散卵石；孔径对于实心锥为80—200cm，空心锥为60～150cm；孔深宜控制在50m以内。   
⑦钻斗钻：适用于填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石、碎石的地层；孔径为100～300cm；孔深为78m以内．。
⑧挖空：适用于各种土石；断面为方形或圆形，尺寸一般在120—200cm，最大可达350cm；孔深在25m以内。
2)钻孔桩施工方法   
①钻孔桩施工准备
②钻孔桩测量放线，根据设计图纸用经纬仪(或全距仪)现场进行桩位精确放样，在桩  中心位置钉以木桩，并设护桩，放线后由主管技术人员进行复核，施工中护桩要妥善看管，不得移位和丢失。
③埋设护筒：护筒因考虑多次周转，采用3～10mm钢板制成，护筒内径，使用旋转钻机时比桩径大20～30cm，使用冲击钻时比桩径大30～40cm，埋置护筒要考虑桩位的地质和水文情况，为保持水头护简要高出施工水位(或地下水位)1.0—2.0m，无水地层护筒宜高出地面0.3—0.5m，
④选择钻孔机械。
⑤泥浆制备
⑥钻孔灌注桩成孔：
⑦成孔检查
⑧钢筋笼骨架：导管埋人混凝土中的深度保持2—6m间。混凝土面检测锤随孔深而定，一般不小于4kg。   
每根导管的水下混凝土浇筑工作，应在该导管首批混凝土初凝前完成，否则应掺人缓凝  剂，推迟初凝时间。
混凝土的坍落度应满足设计要求，混凝土浇筑应连续进行，为保证桩的质量，应留比标高高出0.5～1.0m左右的桩头，处于干处的桩头，可在混凝土初凝后，终凝前清除。 
⑩施工记录：技术人员应对钻孔灌注桩各项原始记录及时进行整理签认。
（11）环保措施：废弃的泥浆应在施工完成后清运到指定的排放地点。
3)挖孔桩施工方法
①准备工作
②孔口开挖及衬砌：在地面按衬砌处理挖深lm，安放模板，浇筑C15(或C20)混凝土形成井圈，井圈上口即井台座比周围地面高出20—30cm，以避免井口进水，开挖采用人工十字镐，用人力绞车提升出渣，每开挖lm衬砌lm，衬砌厚度15—25cm，当开挖中遇到岩石可采用风钻或凿岩机钻炮眼小药量电引爆的浅眼爆炸法施工，要在炮眼附近加强支护，防止振坍孔壁，爆破后再采用人工清凿继续开挖，以这种方式循环进行施工，直至桩底设计标高。注意每次混凝土衬砌浇筑前都要将内模定位一次，以保证桩的垂直度和水平位置。
③施工安全：所有作业人员都必须配戴安全帽、安全带。挖孔工作暂停时，孔口必须加盖。
④孔内通风：
⑤排水：孔内如渗水量不大，可以采用人工排水；渗水较大应边施工边采用抽水坑抽水，如同一墩台有几个桩孔同时施工，可以安排超前井挖，使地下水集中在一孔内排除。一般说混凝土衬砌有较好的防水作用，是挖孔桩护壁支撑的首选施工方案。
⑥吊装钢筋笼及灌筑桩身混凝土
●  当桩孔内基本无水时，采用常规的混凝土浇筑方法，当孔内渗水较快，但还能快速抽干渗水的桩孔，采用简易导管法施工。
●  当渗水量很大(>6mm／min时)，抽水施工有困难时，应采用钻孔灌注桩的水下混凝土浇筑法施工。
(4)管柱基础
1)概述
①管柱基础适用于深水，有潮汐影响，岩石起伏不平，无覆盖层或覆盖层很深的河床，(不适用于有严重地质缺陷的地区)，水位的变化对管柱施工影响不大，如下沉管柱，钻岩及灌注水下混凝土可不受水位限制，全年均能施工。
②管柱基础形式，基本上分为两类，一类是柱式管柱：另一类为磨擦管柱。
③管柱有钢筋混凝土管柱，预应力混凝土管柱及钢管柱三种，前者适用于人土深度小于25m下沉振动力不大场所。
④管柱系装配式构件，管节由上、下法兰盘通过螺栓连接，管柱的最底一节下边带有刃脚，刃脚的作用是使管柱穿越覆盖层切人基岩风化层。其高度一般1．2—1．5m，管柱直径有1. 55m、3．0m、3．6m、5．0m、5．8m几种，长度为3一l0rn不等。钢管桩的管节其长度为12—16m。   
⑤管柱的现场存放用龙门吊机或现场用万能杆件拼装的龙门吊机起吊，轨道电动载运平车运输。
2)下沉管柱的导向和定位设备
①管柱下沉的导向设备一般分为两类，一为浅水中采用的导向框架；另一为深水中采用的整体围笼。围笼以圆形为主，是管柱施工的主要施工设施
②围笼拼装
③围笼定位设备及其布置：
④围笼起吊下沉：常用的方法有：
●  浮吊起吊下沉
●  浮吊及定量辅助吊架起吊下沉：
⑤围笼定位
3)管柱下沉
4)管柱基岩钻孔及清孔
适用于设计需要管柱嵌固于岩盘时，管柱的基岩钻孔方法，一般采用冲击钻孔，也可采用旋转牙轮钻成孔。
5)灌注管柱内水下混凝土
管柱下达岩盘经清孔堵漏，在管柱内安放钢筋骨架伸入钻孔中后，即灌注水下混凝土。
6)管柱基础钢板桩围堰
钢板桩围堰是管柱承台及水下墩身部分施工时的防水围堰，其主要作用是灌注封底混凝土的模板和封底混凝土共同起防水的作用。其高度应高于施工水位lm。
钢板桩围堰内清基工作，采用吸泥机进行，每台吸泥面积为12—26m2，靠近钢板桩附近的泥砂较难吸出，可用潜水工以射水管(0．3～0．5MPa)的水压将泥砂冲移至吸泥机附近。
7)围堰内水下混凝土封底及抽水    ①一般水下混凝土施工，前面已多有叙述，此处着重介绍围堰内大面积水下混凝土封底有关问题：
●  依据封底混凝土需要量，配置相应的水下混凝土拌合机械及起吊的吊斗，浮吊等设备。   
●  搭制工作台
●  设置汇水井
●  导管的布置原则是
●  采用分层往复灌注，
●  交替剪球
●  第二组导管浇筑正常后，关闭第一组导管，第三组7—8—9导管剪球。   
●  第二组从头至尾不停，第一组，第三组交叉开放，反复进行，实际同时最多开放6根导管进行灌注。
●  采用分层往复灌注一定要在下层混凝土未达到初凝前浇筑上一层混凝土，必要时应掺加缓凝剂延长初凝时间。
●  导管埋入混凝土中深度至少lm以上，2—4m为宜。
●  混凝土坍落度采用18～20cm，收尾时用20～22cm，流动坡度控制在1／5—1／10之间。
③围堰内抽水应在封底混凝土达到规定强度后进行抽水。
(5)沉井基础施工
1)施工前准备   
①详细调查了解水文地质情况，
②清理场地   
2）沉井制作
①筑岛：分无围堰的土岛和有围堰的岛(用砂夹卵石填筑)
●  土岛：适用于浅水，流速不大的场所，筑岛用料为砂及砾石，其外侧边坡不应陡于    1：2。为避免冲刷迎水面应堆码草袋。
②混凝土及钢筋混凝土沉井制作常用方法：在岸滩式浅水中修造沉井，采用筑岛法施，在深水中修造沉井，采用浮式沉井施工。
③筑岛法施工沉井的制作
3)沉井下沉
①沉井下沉主要是通过从井孔内挖土，清除刃脚下阻力，依靠自重克服井壁摩擦力下沉。
②排水开挖下沉：在稳定的土层中，渗水量小于lm3／(㎡·h)，可采用排水开挖下深。
③不排水开挖下沉具体要求：   
④抓土下沉施工：
⑤吸泥下沉：吸泥机有水力吸泥机，水力吸石筒及空气吸泥机。
4)沉井的施工测量
①沉井顶面中心测量：在岸上导线点利用红外线测距仪
②刃脚标高测量
5)沉井基底清理   
6)沉井封底
①可分为排水封底和不排水封底两种，依据井底渗水情况选用。不排水封底有三种方法：垂直导管法灌注水下混凝土，堆土灌浆法和装袋法灌注水下混凝土。
②导管法灌注水下混凝土：其施工方法与钻孔桩水下混凝土基本要求相同，一般采用一根或多根导管混凝土时(或依次灌注)。
例：沉入桩施工方法中锤击沉桩施工要点的描述正确的有（ ）
A 用柴油锤沉直桩前，应将桩架导杆调成垂直
B沉桩工作应一次沉到设计标高中途不得停顿
C一般开锤后，应控制锤击的动能，应坚持由小到大的原则
D接桩宜在下节桩顶露出地面或者水面以上至少1.0m时进行。
E蒸汽锤蒸汽压力应不小于1.0MPa
答案：A B D